Представьте завод, способный выпускать миллион деталей в час, но по какой-то причине производящий лишь сотню. Примерно так ведёт себя наша Вселенная, если рассматривать её через призму энтропии — физической величины, характеризующей степень беспорядка, которая, согласно второму началу термодинамики, в замкнутой системе должна только возрастать. Главные «станки» этого космического завода — сверхмассивные чёрные дыры. Их горизонты событий (границы, из-за которых ничто, даже свет, не может вернуться) хранят почти всю энтропию наблюдаемого космоса — больше, чем всё излучение, когда-либо испущенное звёздами, в десять миллионов миллиардов раз.

Авторы новой работы решили проверить давнюю гипотезу: быть может, Вселенная целенаправленно максимизирует производство энтропии, и именно для этого зажигает сверхновые и растит чёрные дыры? Чтобы ответить на этот вопрос, они реконструировали историю генерации энтропии за всё время существования мира, разделив вклад различных процессов: излучения звёзд, аккреции (падения вещества) на чёрные дыры и роста самих горизонтов событий. Анализ показал, что темп выработки энтропии достиг пика примерно через 3–4 миллиарда лет после Большого взрыва и с тех пор неуклонно снижается. При этом вклад горизонта чёрной дыры всегда был в $10^{16}$–$10^{17}$ раз больше суммарного вклада всех остальных источников.

Но самое интересное открытие заключается в другом. Учёные сравнили реальный темп роста чёрных дыр с теоретическим «потолком» — максимально возможной скоростью аккреции, которую допускают законы причинности и динамика газа. Этот предел описывается простой формулой: скорость звука в остывающем газе, возведённая в куб и делённая на гравитационную постоянную. Такой идеальный «пылесос» мог бы нарастить чёрную дыру до 10 миллионов солнечных масс уже к тому моменту, когда возраст Вселенной составлял всего 600–900 миллионов лет. Примечательно, что этот сценарий очень напоминает загадочные «красные точки», недавно обнаруженные телескопом Джеймс Уэбб: объекты, тусклые в видимом свете, но яркие в инфракрасном диапазоне, без сопутствующего рентгеновского излучения.

Исследователи также проверили другие теоретические построения, которые могли бы заставить природу максимизировать энтропию. Например, они рассмотрели сценарий, в котором среди всех возможных путей коллапса газа Вселенная «взвешивала» бы варианты по выигрышу в энтропии, подобно тому как в статистической физике состояния системы взвешиваются по их вероятности. Или гипотезу, основанную на принципе максимального производства энтропии, согласно которому любая система эволюционирует так, чтобы быстрее всего наращивать беспорядок. Все эти предположения потерпели полный провал, расходясь с наблюдениями в $10^{16}$ раз. Космос не гонится за рекордами. Он работает с огромным запасом, словно завод, который может функционировать на полную мощность, но сознательно поддерживает темп в тысячные доли процента от возможного. Что-то иное — возможно, сложная физика магнитных полей и механизмы обратной связи от излучения — диктует ему этот ритм.